DE10151406B4 - Photo mask and method for its production - Google Patents
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Abstract
Photomaske für die Herstellung von integrierten Halbleiterprodukten, mit zumindest einem ersten Bereich mit Hauptstrukturen (5), welchen Strukturen auf dem herzustellenden integrierten Halbleiterprodukt entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zweiter, von dem ersten Bereich unterschedlicher Bereich mit Kalibrierstrukturen (3) vorgesehen ist, wobei die Kalibrierstrukturen (3) zumindest zwei unterschiedliche, vorbestimmte Ausdehnungen aufweisen.Photomask for the production of integrated semiconductor products, with at least a first area with main structures (5), which structures correspond to the integrated semiconductor product to be manufactured, characterized in that at least a second area with calibration structures (3) which is different from the first area is provided, wherein the calibration structures (3) have at least two different, predetermined dimensions.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Photomasken sowie ein Verfahren zur Herstellung von Photomasken.The present invention relates to Photomasks and a method for producing photomasks.
Bei einer Defektdichtemessung auf einer Photo- maske wird das zu messende Objekt mit Licht bestrahlt. Analysiert wird dann die Wechselwirkung des Lichts mit der Photomaske. Eine Photomaske enthält normalerweise mehrere Chipfelder. Jedes Chipfeld wird in der Regel in einzelne Zellen unterteilt. Während der Messung wird jeder Zelle ein Grauwert zugeornet, der aus der Intensität des analysierten Lichts ergibt. Die gemessenen Grauwerte der Zellen eines Chipfeldes werden dann mit einer Datenbasis (Die to Database Inspection) verglichen, die das entsprechende in dem Chipfeld realisierte Design enthält, oder sie werden mit den entsprechenden Grauwerten eines identischen Chipfeldes auf der selben Photomaske verglichen (Die to Die Inspektion).With a defect density measurement In a photo mask, the object to be measured is irradiated with light. The interaction of light with the photomask is then analyzed. Contains a photomask usually several chip fields. Each chip field is usually divided into individual cells. While Each cell is assigned a gray value for the measurement intensity of the analyzed light results. The measured gray values of the cells of a chip field are then linked to a database (Die to Database Inspection) compared, which realized the corresponding in the chip field Design contains or they become identical with the corresponding gray values Chipfeldes compared on the same photomask (Die to Die Inspektion).
Üblicherweise werden zwei Verfahren zur Inspektion von Photomasken durchgeführt: die Hellfeldinspektion und die Dunkelfeldinspektion. Bei der Hellfeldinspektion erfolgt die Ausleuchtung der Photomaske senkrecht von oben. Analysiert wird das senkrecht nach oben reflektierte, oder das die Photomaske durchdringende Licht. Bei der Dunkelfeldinspektion erfolgt die Ausleuchtung der Photomaske senkrecht von oben oder unter seitlichen Einfall. Analysiert wird dabei das in verschiedene Raumrichtungen nach oben reflektierte Licht.Usually there are two procedures for the inspection of photomasks: the Brightfield inspection and darkfield inspection. In brightfield inspection the photomask is illuminated vertically from above. analyzed is that reflected vertically upwards, or that the photomask penetrating light. Illumination takes place during dark field inspection the photomask vertically from above or under the side incidence. This is analyzed in different spatial directions upwards reflected light.
Die Intensität des reflektierten Lichts enthält neben der Information eines potentiell vorhanden Defekts zum grössten Teil immer Anteile, die durch Streuung oder Reflektion des Lichts an der in dem Chipfeld realisierten Struktur zustandekommen. Diese Anteile wiederum sind vom Design des jeweiligen Chips abhängig. Die Intensität dieser Anteile und ihre räumliche Verteilung bestimmen wesentlich die erzielbare Empfindlichkeit der Messung.The intensity of the reflected light contains alongside the information of a potentially existing defect for the most part always proportions caused by scattering or reflection of the light of the structure realized in the chip field. This Shares in turn depend on the design of the respective chip. The intensity of these proportions and their spatial Distribution essentially determine the achievable sensitivity of the Measurement.
Inspektionen verschiedener Designs oder Produkten haben daher nie miteinander vergleichbare Empfindlichkeiten. Bei der Inspektion von Volumenproduken in der Waferfertigung ist dies kein Problem. Es werden immer derart viele identische Wafer gemessen, dass ein stabiler Trend zustande kommt. Ein Prozess oder Anlagenproblem taucht dann als Verletzung einer definierten Spezifikation auf.Inspections of different designs or products therefore never have comparable sensitivities. When inspecting volume products in wafer manufacturing this is not a problem. So many identical wafers are always measured that there is a stable trend. A process or plant problem then appears as a violation of a defined specification.
Bei der Fertigung von Photomasken kommt dieser Trend jedoch so gut wie nie zustande, da jede Photomaske nur in sehr kleinen Stückzahlen (üblicherweise < 10) gefertigt wird, und die Empfindlichkeiten der Inspektionsergebnisse aufgrund der unterschiedlichen Designs nicht vergleichbar sind. Soll dennoch die Stabilität eines Fertigungstools für die Herstellung von Photomaske überwacht werden, so muss ein Weg gefunden werden, Inspektionsergebnisse verschiedener Produkte und Designs miteinander zu vergleichen.In the production of photomasks However, this trend hardly ever occurs since every photomask only in very small numbers (usually <10) is manufactured, and the sensitivity of the inspection results due to the different designs are not comparable. Should still the stability a manufacturing tool for monitors the production of photomask a way must be found, inspection results different Compare products and designs.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Photomaske sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zur Verfügung zustellen, die die genannten Schwierigkeiten deutlich vermindert bzw. ganz vermeidet.It is therefore the object of the present invention to provide a photomask and a process for its production, which significantly reduces the difficulties mentioned or entirely avoids.
Diese Aufgabe wird von der Photomaske gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie dem Verfahren zur Herstellung einer Photomaske gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 8 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen, Ausgestaltungen und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.This task is done by the photomask according to the independent claim 1 and the method for producing a photomask according to the independent claim 8 solved. Further advantageous embodiments, Refinements and aspects of the present invention result from the dependent Claims, the Description and the accompanying drawings.
Erfindungsgemäß wird eine Photomaske für die Herstellung von integrierten Halbleiterprodukten bereitgestellt, welche zumindest einem ersten Bereich mit Haupt strukturen, die Strukturen auf dem herzustellenden integrierten Halbleiterprodukt entsprechen, aufweist. Die erfindungsgemäße Photomaske ist dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zweiter, von dem ersten Bereich unterschiedlicher Bereich mit Kalibrierstrukturen vorgesehen ist, wobei die Kalibrierstrukturen zumindest zwei unterschiedliche, vorbestimmte Ausdehnungen aufweisen.According to the invention, a photomask is used for the production of integrated semiconductor products, which at least a first area with main structures, the structures on the to be manufactured correspond to integrated semiconductor product. The photomask according to the invention is characterized in that at least one second area, different from the first area, with calibration structures is provided, the calibration structures being at least two different, have predetermined dimensions.
Die erfindungsgemäße Photomaske enthält somit "programmierter Defekte" mit vorbestimmten Grössen, welche so auf der Photomaske positioniert werden, dass sie die Funktionalität der Photomaske nicht negativ beeinflussen. Diese Kalibrierstrukturen werden dann bei einer normalen Inspektion mitgemessen und das Messresultat kann anschließend auf die Detektion der Kalibrierstrukturen normiert werden. Weiterhin können die Kalibrierstrukturen leicht entfernt werden, da die ihre genaue Position und Beschaffenheit bekannt sind.The photomask according to the invention thus contains "programmed defects" with predetermined sizes, which be positioned on the photomask so that they do not affect the functionality of the photomask influence negatively. These calibration structures are then at measured during a normal inspection and the measurement result can subsequently be standardized to the detection of the calibration structures. Farther can the calibration structures can be easily removed because their exact Position and nature are known.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Photomaske können nun auch Inspektionen verschiedener Designs oder Produkten bei sehr kleinen Stückzahlen reproduzierbar durchgeführt werden. Insbesondere können Inspektionsergebnisse verschiedener Produkte und Designs miteinander zu vergleichen werden. Ist wenig strukturbedingtes Rauschen in dem gemessenen Signal vorhanden, so werden auch die kleinen programmierten Defekte (Kalibrierstrukturen) bei der Inspektion detektiert werden. Ist viel strukturbedingtes Rauschen vorhanden, so werden die lediglich die grösseren der Kalibrierstrukturen sichtbar sein. Sind typische Defektgrössenverteilungen der Produktionsanlagen bekannt, so kann auf diese Weise eine Aussage über absolute Defektdichten (bezogen auf Defektgrössen) auf der Photomaske getroffen werden. Auch Inspektionsergebnisse verschiedener Designs werden damit vergleichbar.With the help of the photomask according to the invention can now also inspections of different designs or products at very reproducible in small quantities carried out become. In particular can Inspection results of different products and designs with each other to be compared. There is little structure-related noise in the measured Signal present, so are the small programmed defects (Calibration structures) can be detected during the inspection. is there is a lot of structure-related noise, so they just the bigger ones of the calibration structures. Are typical defect size distributions of the production facilities known, so a statement about absolute Defect densities (based on defect sizes) hit on the photomask become. Inspection results of different designs are also available comparable to that.
Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung einer Photomaske für die Herstellung von integrierten Halbleiterprodukten bereitgestellt, da die folgenden Schritte aufweist:
- a) ein strahlungsdurchlässiges Substrat mit zumindest einer strahlungsundurchlässigen Schicht wird bereitgestellt,
- b) in der strahlungsundurchlässigen Schicht werden Öffnungen erzeugt, so daß zumindest ein erster Bereich mit Hauptstruktwen gebildet wird, welche Strukturen auf dem herzustellenden integrierten Halbleiterprodukt entsprechen,
- c) in einem zweiten, von dem ersten Bereich unterschiedlicher Bereich werden Kalibrierstrukturen unterschiedlicher, vorbestimmter Ausdehnungen auf die strahlungsundurchlässige Schicht aufgebracht.
- a) a radiation-transmissive substrate with at least one radiation-impermeable layer is provided,
- b) openings are produced in the radiation-opaque layer, so that at least a first region with main structures is formed which correspond to structures on the integrated semiconductor product to be produced,
- c) in a second area, different from the first area, calibration structures of different, predetermined dimensions are applied to the radiation-opaque layer.
Dabei müssen die Schritte b) und c) nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge durchgeführt werden. Die Kalibrierstrukturen können bereits auf der strahlungsundurchlässigen Schicht erzeugt werden, bevor die Öffnungen erzeugt worden sind.Steps b) and c) not necessarily be done in that order. The calibration structures can are already generated on the radiation-opaque layer, before the openings have been generated.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Photomaske weisen die Kalibrierstrukturen jeweils eine Ausdehnung zwischen 50 und 500 nm auf. Weiterhin ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Kalibrierstrukturen jeweils als eine Erhebung ausgebildet sind.According to a preferred embodiment of the photomask according to the invention the calibration structures each have an expansion between 50 and 500 nm. Furthermore, it is particularly preferred if the Calibration structures are each designed as a survey.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand zwischen zwei Kalibrierstrukturen größer als 50 μm, bevorzugt größer als 100 μm. Durch einen entsprechend groß gewählten Abstand zwischen den Kalibrierstrukturen wird einer möglichen, unerwünschten Clusterbildung durch die Inspektionssoftware vorgebeugt. Eine Clusterbildung hätte zur Folge, daß einzelne kleine pro grammierte Defekte als ein großer programmierter Effekt in Erscheinung treten würde.According to another preferred embodiment the distance between two calibration structures is greater than 50 μm, preferred larger than 100 μm. By a correspondingly large distance between the calibration structures becomes a possible, undesirable Clustering prevented by the inspection software. A cluster formation would have Consequence that individual small programmed defects as a large programmed effect Appearance would occur.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Photomaske ein strahlungsdurchlässiges Substrat und zumindest eine strahlungsundurchlässige Schicht auf. Weiterhin ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Hauptstrukturen mit Hilfe von Öffnungen in der strahlungsundurchlässige Schicht ausgebildet sind.According to another preferred embodiment the photomask has a radiation-transmissive substrate and at least a radiopaque one Layer on. Furthermore, it is particularly preferred if the main structures with the help of openings in the radiopaque layer are trained.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Photomaske werden die Kalibrierstrukturen mit einem fokussierten Innenstrahl auf die strahlungsundurchlässige Schicht aufgebracht. Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn ein Ga-Innenstrahl verwendet wird. Die Verwendung eines fokussierten Innenstrahls besitzt den Vorteil, daß zur Erzeugung der Kalibrierstrukturen keine weiteren Strukturierungsschritte notwendig sind, welche sich negativ auf die Hauptstrukturen auswirken könnten.According to a preferred embodiment of the method according to the invention the calibration structures are used to manufacture a photomask with a focused inner beam on the radiation-opaque layer applied. It is particularly preferred if an internal Ga beam is used. The use of a focused inner beam the advantage that for Generation of the calibration structures no further structuring steps necessary, which have a negative impact on the main structures could.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Photomaske wird als strahlungsdurchlässiges Substrat ein Glas verwendet. Weiterhin ist es insbesondere bevorzugt, wenn als strahlungsundurchlässige Schicht eine Chromschicht verwendet wird.According to another preferred embodiment of the method according to the invention to produce a photomask is used as a radiation transparent substrate used a glass. Furthermore, it is particularly preferred if as radiopaque Layer a chrome layer is used.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren der Zeichnung näher dargestellt. Es zeigen:The invention is described below of figures closer to the drawing shown. Show it:
Als Ausgangspunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird ein strahlungsdurchlässiges
Substrat
Auf ausgewählten, nichttransparenten Bereiche
der späteren
Photomaske werden anschließend mittels
eines FIB-Verfahrens (Focused Ion Beam) Kalibrierstrukturen
Anschließend wird durch eine Lithographie Photolackmaske
Bei einer nachfolgend duurchgeführten Inspektion
ist daher auch das Streulicht von diesen Kalibrierstrukturen in
den Meßergebnissen
vorhanden, so daß eine
entsprechende Normierung der Meßergebnisse
durchgeführt
werden kann. Beispielsweise werden auf einer sogenannten "GC Maske" auf eine Bahn (also
dort wo sie später
nicht stören)
je 10 Kalibrierstrukturen (programmierte Defekte) der Grössen
Werden hingegen bei einer Inspektion werden alle programmierten Defekte bis 110 nm und zusätzlich 2 aufliegende Partikel detektiert, von denen durch ein optisches Review eine Partikelgrösse von 300 μm bekannt ist, so kann man nun ableiten, dass ausser den 2 detektierten Partikeln keine weiteren auf der Maske vorhanden sind, da sie aufgrund der Detektion der 110 nm Kalibrierstrukturen unbedingt hätten gefunden werden müssen.However, during an inspection all programmed defects up to 110 nm and additionally 2 overlying particles are detected, of which by an optical review a particle size of 300 μm is known, it can now be deduced that apart from the 2 detected There are no more particles on the mask as they are due to detection of the 110 nm calibration structures would have been found Need to become.
Ohne die Kalibrierstrukturen wäre diese Schlussfolgerung nicht möglich, da man nicht wüsste, ab kleinere Partikel als die detektierten: a) nicht vorhanden sind oder b) aufgrund spezifischer optischer Eigenschaften des untersuchten Produkts nicht detektiert wurden.Without the calibration structures, this would be the conclusion not possible, since you don't know Ab smaller particles than the detected: a) are not present or b) due to specific optical properties of the examined Product were not detected.
Sind typische Defektgrössenverteilungen der Produktionsanlagen bekannt, so kann auf diese Weise eine Aussage über absolute Defektdichten (bezogen auf Defektgrössen) auf dem Reticle getroffen werden. Auch Inspektionsergebnisse verschiedener Reticledesigns werden damit vergleichbar.If typical defect size distributions of the production plants are known, a statement can be made in this way about absolute defect densities (based on defect sizes) on the reticle become. This also makes it possible to compare inspection results from different reticle designs.
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